离心式压缩机冷水机组控制技术分析

刘溪

摘  要：冷水机组是大型公共建筑中央空调设备体系的重要组成内容，近几年来，为响应节能降耗目标要求，设计人员对于冷水机组节能设计问题进行了科学部署。其中，离心式压缩机冷水机组凭借自身冷量大以及能效高的优势特点，得到了广泛应用，且成效显著。针对于此，本文主要立足于节能降耗理念标准，对新时期离心式压缩机冷水机组控制优化技术以及相关要点内容进行研究分析，以供参考。

关键词：离心式压缩机;冷水机组;控制技术

引言：

与常规冷水机组运行方式不同，离心式压缩机冷水机组通过叶轮对气体做功，并通过利用离心升压作用以及速扩压作用，在短时间内将机械能转化为气体压力能。在这一过程中，空气调节系统中的冷负荷会随着离心式冷水机组运作变化而变化。结合大量实践经验来看，在一年的运转时间内，冷水机组通常在部分负荷下高效运转，比较符合节能降耗运行要求。近些年来，为进一步促进离心式压缩机冷水机组高效节能运转，设计人员主要通过改变压缩机内部结构以及优化相关部件，以达到调节制冷量以及提高冷水机组运行效率的目的。在具体实现过程中，可通过优先利用变频调速方式对制冷量问题进行适当调节，达到良好的节能效果。

1 离心式压缩机冷水机组变频设计功能优势分析

冷水机组能耗问题相对明显，基本上可以视为空调系统节能降耗设计的重点位置。结合相关数据显示，冷水机组能耗约占据整个空调系统运行能耗的60%～70%左右。不难看出，冷水机组所具备的高能耗性特征相对显著。为减少冷水机组运行能耗问题，设计人员需要对冷水机组选型以及运行方案化设计方法进行科学调整，以达到良好的节能运行效果[1]。其中，通过加装变频装置以及应用相关技术方法可以达成上述目标，可行性价值较强。具体功能优势如下：

（1）节能降耗优势。离心式机组长时间处于非额定工况运行状态中，通过科学利用变频装置不仅可以节省大量能源，同时也可以进一步增强离心式机组运行效能。

（2）全面增强机组设备运行可靠性与安全性。冷水机组处于低负荷运行状态时，可通过借助变频装置功能优势（自适应控制功能）实现对导流叶片开度以及电机转速的调节管理。这种操作方式基本上可以有效规避喘振点问题，减轻喘振对机组设备安全运行带来的危害影响[2]。

（3）减少噪音问题。基于变频技术的离心式冷水机组长时间处于低转速运行状态，可以有效减轻电机噪音带来的不良影响。与此同时，电机转速降低，在很大程度上可以有效减轻电机与压缩机运行部件磨损程度，大大延长设备部件使用寿命。

2 离心式压缩机冷水机组控制技术措施及优化建议

2.1 机组回油方式

冷水机组运行期间可能会受到润滑油蒸发不彻底的影响，导致进入蒸发器的润滑油料大幅度增加，影响冷媒纯度效果。当油箱中润滑油量逐渐减少时，制冷剂流动效果将会大打折扣，最终影响制冷效果。为及时解决这一问题，设计人员需要对机组回油方式进行优化调整，如可利用冷媒提纯回油方式进一步增强制冷效果。

在具体实现过程中，可在机组运行状态下将蒸发器内部的油以及制冷剂混合液放入到冷媒提纯装置当中。经过一系列处理之后，处于冷媒提纯装置中的制冷剂会在高温作用下快速蒸发，形成气体之后进入到压缩机当中。压缩处理之后，混合液中余下的润滑油会进入到冷媒提纯装置中，积存一段时间后，可以按照相关操作过程实现自动回油，提高润滑油利用效率[3]。

2.2 机组设备冷却方式

冷却机组可通过变频器实现对电机转速的合理调节，以便可以更好满足不同工况的运行需求。其中，为确保所选择的机组设备冷却方式更加科学高效，减少能耗损失问题，设计人员需要结合离心式压缩机冷却机组运行原理以及相关需求，利用科学合理的技術方式强化机组设备冷却效果。以高低压差冷却方式为例，在具体设计过程中，设计人员可利用冷凝器与蒸发器之间存在的压差原理实现节流降温过程。

一般来说，冷凝器与蒸发器之间存在的压差可以驱动力形式，达到良好的降温操作过程。举例而言，变频模块与电机绕组温度超过预期设定值之后，为满足机组设备降温要求，系统会自动打开冷却电子膨胀阀。此时冷媒会以低温低压液态形式通入冷却电子膨胀阀当中，经汽化潜热之后，最终以制冷剂气体形式进入压缩机当中。压缩处理之后，可促进变频器与电机高效运行，达到良好的节能降耗效果。

2.3 机组喘振问题控制

结合以往的经验来看，如果出现冷凝压力超过压缩机排气压力的情况，离心式压缩机会进入到不稳定运行状态，如容易引起气体倒流现象，也就是我们所说的喘振现象。关于喘振问题的控制优化，建议设计人员应该加强对导叶开度与电机转速的调节管理。在具体实现过程中，可以适当增加压缩机吸气量以及利用高温高压制冷剂气体达到控制优化效果。其中，关于增加压缩机吸气量的实现问题研究，建议设计人员可以采取合适的手段增加压缩机吸气量，通过不断提高排气压力，保障压缩机可以远离喘振点。

而关于高温高压制冷剂气体的应用问题，可以将该气体引入到蒸发器当中，通过不断减少冷凝压力，保障机组高低压差得以大幅度减少，达到良好的制冷效果。除此之外，对于变频双级离心式冷水机组而言，在制冷量的调节控制管理方面，应该严格按照导叶优先选择进行联合调节处理。在具体实现过程中，设计人员需要采取增大导叶开度的方式减少喘振问题发生。究其原因，主要是因为适当增大导叶开度可以进一步提升气体流量，气体流量达到一定程度时，可以有效防止喘振问题出现。需要注意的是，如果调整优化导叶开度仍未达到预期效果或者无法规避喘振问题，建议设计人员可以选择开启热气旁通阀进行规避处理。

结论：总而言之，为实现节能降耗目标，新时期离心式压缩机冷水机组控制优化工作应该严格按照节能降耗设计理念，对冷水机组运行能耗问题表现以及具体成因进行研究与分析。并结合冷水机组运行原理，对内部结构状态以及技术优化方法进行适当调整，保障机组运作效率大幅度提高以及喘振现象问题得以减少。从外，设计人员还应该结合新理念以及新方法，对当前冷水机组控制优化技术存在的短板问题进行及时补齐，以期可以进一步提高冷水机组运行效率。

参考文献：

[1]刘杰，李文. 离心式压缩机控制器性能研究与优化[J]. 化工自动化及仪表，2022，49（03）：362-367.

[2]沈立鹏. 离心式压缩机防喘振控制及故障诊断系统研究与应用[J]. 清洗世界，2022，38（03）：3-5.

[3]任艳君，刘立强，于小杰，朱海涛. 双级压缩离心式冷水机组补气控制方案[J]. 制冷与空调，2021，21（06）：88-94.